NAD ⁺恢复在临床前模型中效果显著。 线粒体功能改善。组织再生能力恢复。健康寿命指标发生变化。 但对于人类而言,提高 NAD ⁺水平并不总是能转化为明显的机能改善。 我们探究其原因——探索 NAD ⁺下降的生物学、NR 和 NMN 的机制,以及在 NAD ⁺被视为真正的长寿干预措施之前,未来的试验必须确定什么。
要点总结
NAD⁺是细胞的核心能量经纪人。这种分子协调数百种代谢反应,传递电子以驱动ATP的生成并维持生命活动。随着年龄增长,NAD⁺水平下降会损害能量代谢、DNA修复和细胞韧性——这些过程对健康寿命至关重要。
与年龄相关的 NAD⁺ 流失是可测量的且普遍存在的。血浆 NAD⁺ 浓度从成年早期到成年晚期下降约 60%,皮肤、肝脏和肌肉组织中的 NAD⁺ 浓度也相应下降 [3–5]。这种系统性下降会限制与长寿相关的酶(例如 sirtuins)的活性。
过度活跃的修复和免疫通路会加速 NAD⁺ 的消耗。PARP、CD38 和 SARM1(这些酶在 DNA 修复、炎症和神经应激过程中会消耗 NAD⁺)的过度激活会耗尽细胞储备。在衰老和疾病状态下,这种生化“泄漏”的速度超过了身体补充 NAD⁺ 的能力。
临床前证据表明,补充 NAD⁺ 可以逆转多种衰老标志物。在动物模型中,补充烟酰胺核苷 (NR) 或烟酰胺单核苷酸 (NMN) 可以补充 NAD⁺ 储备,增强线粒体功能、干细胞活性、组织修复和肌肉再生,并使无脊椎动物的寿命延长高达 30%。
人体试验显示,NAD⁺水平可显著升高,但功能改善有限。口服NR或NMN可使循环NAD⁺水平持续升高约130-150%,但针对老年人的短期研究显示,认知、血管功能或肌肉表现的改善甚微。研究规模、持续时间和剂量仍然是关键的局限性。
运动和饮食仍然是有效的内源性增强剂。有氧运动和阻力训练可以上调 NAMPT(NAD⁺ 循环中的限速酶),使骨骼肌 NAD⁺ 水平提高 25-30%,并增强线粒体生物合成。毛豆、西兰花和牛油果等植物性食物也含有少量 NMN,支持补救途径。
药物可能间接提高 NAD⁺ 的利用效率。例如,亚甲蓝和雷帕霉素等化合物可通过改善线粒体氧化还原平衡和降低能量需求来提高 NAD⁺/NADH 比值。尽管缺乏人体数据,但这些机制可能与 NAD⁺ 前体策略相辅相成。
介绍
随着年龄增长,人体逐渐丧失产生维持细胞健康和活力所需能量的能力。造成这种衰退的一个关键原因是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)的持续下降。NAD⁺是一种能够促进新陈代谢、修复DNA并帮助细胞应对压力的分子。低NAD⁺水平与认知能力下降和老年相关疾病风险增加有关。这引发了人们对如何补充NAD⁺的日益浓厚的兴趣。烟酰胺核苷(NR)和烟酰胺单核苷酸(NMN)是NAD⁺的前体化合物,它们已成为补充NAD⁺水平的潜在候选物质。这些天然存在的分子是NAD⁺的直接组成单元,目前人们正在研究它们增强能量、促进健康老龄化和提高抗病能力的潜力。
在临床前研究中,补充NR和NMN可以恢复NAD⁺水平,改善线粒体功能,甚至逆转与年龄相关的生理衰退。然而,在人体试验中,这些结果远没有那么一致。虽然NAD⁺水平可以提高,但预期中的健康改善尚未得到明确证实。本文探讨了补充NR和NMN如何影响关键生理功能,尤其关注线粒体功能、认知能力和肌肉量,这些对健康老龄化至关重要。我们回顾了现有文献,重点阐述了使用NR和NMN补充剂提高NAD⁺水平的潜在益处和局限性,并讨论了它们的使用对促进长期健康和长寿的意义。
NAD+是什么?
NAD⁺,也称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,是所有活细胞中都存在的一种关键分子,在能量代谢中发挥着至关重要的作用。没有它,生命将彻底停止。NAD⁺参与数百种传递电子的反应——电子是驱动新陈代谢的微小能量包。你可以把它想象成一个分子信使,在化学伙伴之间穿梭电子,维持细胞能量的正常运转。
当 NAD⁺ 接受一个氢负离子(一个携带额外电子的氢原子)时,它就变成了 NADH,一种带电形式,可以暂时储存能量。NADH 随后将这种能量传递给生成 ATP 的途径,ATP 是细胞活动的通用燃料。与此同时,一种磷酸化的同系物 NADP⁺ 接受电子生成 NADPH,NADPH 的作用不同:它保护细胞免受氧化损伤,并提供构建脂肪酸等必需分子所需的还原力。[1 ]
由于 NAD⁺ 在这些反应中不断被消耗,细胞必须持续补充。部分 NAD⁺ 通过其副产物烟酰胺 (NAM) 回收利用,这一过程被称为“补救途径”——一种生物化学形式的循环经济,细胞的“回收工厂”分解用过的成分并将其重新合成新的 NAD⁺。同时,肝脏也可以利用膳食营养合成 NAD⁺,从而维持能量产生和细胞保护之间的微妙平衡。 [1 ]
除了参与新陈代谢外,NAD⁺ 还为多种酶家族提供能量,这些酶家族影响着我们的衰老过程。第一类酶是 sirtuins,它们利用 NAD⁺ 修饰蛋白质,这些蛋白质调节应激反应、新陈代谢,甚至基因活性。通过这种方式,它们有助于对抗衰老的分子标志,例如炎症、DNA 损伤和线粒体功能衰退。第二类酶是 PARPs(聚 ADP 核糖聚合酶),当 DNA 链断裂时,它们会利用 NAD⁺ 向修复团队发出信号。第三类酶是 NADases,例如 CD38 和 CD157,它们控制着免疫细胞的通讯和迁移。
sirtuins 活性增强与寿命和健康寿命的延长有关。Sirtuins 作为代谢传感器发挥作用[2]。相反,PARP 和 NADase 则具有相反的作用,它们的过度激活已被证实会加速 NAD+ 的丢失,加剧与年龄相关的衰退 [1]。
从本质上讲,NAD⁺就像一条分子线,将能量产生、修复和延年益寿紧密联系在一起。当这条线出现问题时,身体几乎所有系统都会受到影响。
NAD+与衰老
随着年龄增长,NAD+水平自然下降,破坏了参与其合成和降解的酶的平衡。在大脑、肝脏和骨骼肌等多种组织中都观察到了NAD+水平的降低。
证据令人震惊。研究表明,血浆NAD⁺水平在人的一生中下降约60%,从20-40岁成年人的约50纳摩尔降至60-97岁人群的仅20纳摩尔 [3]。同样,老年人皮肤中的NAD⁺水平也比新生儿低数倍[4]。在肝脏中,60岁以上患者的NAD⁺浓度比45岁以下患者下降约30% [5]。
为什么会发生这种情况?
研究人员发现,这种衰退很大程度上归因于过度活跃的NAD⁺消耗酶。其中主要罪魁祸首包括PARP酶(在DNA修复过程中大量消耗NAD⁺)以及糖苷水解酶CD38和CD157(它们调节免疫信号传导,但过度激活时也会消耗NAD⁺储备)。另一种酶SARM1会在细胞应激期间加速NAD⁺的分解,尤其是在神经元中。随着时间的推移,这些生化消耗超过了人体补充NAD⁺的能力,导致代谢能力缓慢下降,这可能是衰老最明显和最隐蔽的影响之一。
NAD⁺ 的持续流失不仅仅是一种生物化学上的奇特现象;它可能代表了衰老的核心瓶颈之一,限制了细胞维持能量和修复的能力。
为了了解这种衰退在分子水平上的发生机制,我们需要研究那些消耗 NAD⁺ 最旺盛的酶。每种酶在细胞维持中都扮演着独特的角色,而当它们过度活跃时,都会加速细胞衰退。
PARPs
PARPs是NAD⁺的主要消耗者,并在DNA损伤时活跃发挥作用,而DNA损伤会随着年龄增长而增加。衰老是一个多方面的过程,在这个过程中,我们的DNA修复系统效率降低,导致基因组不稳定。随着时间的推移,DNA修复系统的效率下降,由此产生的损伤会触发一个反馈回路,进一步消耗细胞内的NAD⁺储备。
PARP1是该家族中最丰富的成员,激活后会消耗大量NAD⁺,将ADP-核糖单元连接到靶蛋白上——这一过程称为PARylation。这就像一个紧急修复信号,标记受损的DNA,以便细胞的修复团队知道该在哪里进行修复[6]。在正常情况下,这种反应具有保护作用。但是,当DNA损伤长期或过度时,PARP1活性会急剧升高,导致NAD⁺消耗速度超过其补充速度。
不同物种的证据均支持PARP1过度活跃与NAD⁺水平下降之间的关联。在果蝇 [7]和小鼠[8]的肌肉中均观察到PARP1表达升高。在人类中,衰老的大脑也呈现出类似的模式。对阿尔茨海默病患者的研究表明,受影响的神经元中PARP1激活增强,PAR聚合物积累——这些变化与β-淀粉样蛋白斑块的形成相关,而β-淀粉样蛋白斑块本身又可以进一步刺激PARP1 [9]。
如此一来,曾经保护我们DNA的酶,随着时间的推移,反而可能促成衰老相关的代谢和神经退行性特征——这正是长寿研究的核心分子悖论。PARP的故事揭示了生物学中一个反复出现的主题:原本旨在保护机体的机制,在慢性压力下,反而可能成为衰退的罪魁祸首。
PARPs在修复受损DNA的过程中会消耗NAD⁺,与此同时,另一组酶则悄无声息地从细胞表面清除NAD⁺分子。这些酶,即CD38和CD157,将炎症的生物学机制与衰老的化学过程直接联系起来。
CD38/CD157
当PARPs在DNA损伤时消耗NAD⁺时,另一组酶——CD38及其近亲CD157——则通过不同的途径悄然消耗这种必需分子。它们都是表面酶,能够分解NAD⁺,并且其活性往往会随着生物体年龄的增长而增强。
其中一个原因在于科学家称之为“炎症衰老”的现象——一种随着年龄增长而逐渐积累的慢性低度炎症状态。随着衰老细胞的积累,它们会释放炎症分子,这些分子除其他作用外,还会刺激CD38的表达[31]。其结果是引发一系列生化连锁反应:炎症加剧导致CD38表达增加,而CD38会消耗更多NAD⁺,从而进一步削弱细胞的自我修复和更新能力。
动物研究生动地阐释了这一循环。衰老小鼠的CD38水平升高,同时NAD⁺水平急剧下降,表明该酶与代谢衰退直接相关[10]。值得注意的是,当研究人员使用CD38抑制剂时,他们能够恢复NAD⁺水平,并逆转多种与年龄相关的损伤,包括肌肉耐力、心脏功能、运动能力和血糖控制的下降[11]。
这种酶在神经退行性疾病研究中也引起了关注。在阿尔茨海默病动物模型中,CD38表达升高与疾病进展和NAD⁺代谢改变密切相关[12 , 13]。这些发现共同表明,CD38(以及CD157)在伴随衰老的生化活力衰退中扮演着关键角色,将炎症、代谢和细胞能量联系起来,形成一个相互关联的整体。由此可见,炎症不仅会消耗免疫细胞,还会悄无声息地消耗细胞的能量,从内部削弱细胞的抵抗力。
在神经系统的深处,另一种NAD+消耗机制会引发更深远的影响。一旦被激活,它不仅会消耗能量,还会破坏神经元本身。
SARM1:轴突的自毁开关
在消耗 NAD⁺ 的酶中,SARM1(含无菌 α 和 Toll/白介素-1 受体基序的酶 1)因其破坏性而格外引人注目。这种蛋白质是一种促退行性 NADase,它能裂解 NAD⁺,并在被激活后引发神经元内部的灾难性能量崩溃。其结果是轴突变性——即连接神经细胞、传递电信号的长而细的轴突发生断裂。
在健康状态下,SARM1 处于休眠状态。但当神经元经历严重的代谢压力或损伤时,两种关键分子——NMN(烟酰胺单核苷酸)和 NAD⁺——之间的平衡会发生改变。NMN/NAD⁺ 比值的激增会起到分子警报的作用,触发 SARM1 的内部“终止开关”,并引发一系列消耗 NAD⁺ 的反应,就像切断神经元的能量网一样[14]。
尽管SARM1在正常衰老中的作用尚不明确,但其破坏性激活通路使其成为神经退行性疾病研究的焦点。科学家们推测,在慢性代谢应激下,清除损伤轴突的同一机制可能导致衰老和疾病中神经元连接的缓慢衰退。SARM1究竟是一种必要的清除机制,还是一种过度活跃的自毁系统,目前仍是一个悬而未决的问题,但它对代谢应激的敏感性凸显了大脑的存活对NAD⁺平衡的依赖程度。
综上所述,这些途径揭示了随着年龄增长,NAD⁺是如何不断流失的。
下一个问题是,我们能否恢复NAD⁺水平,从而使它曾经维持的系统恢复活力。
补充 NAD+ 和 NAD+ 前体(NR、NMN)的潜在益处
如果 NAD⁺ 水平下降是衰老的分子标志之一,那么补充 NAD⁺ 是否有助于逆转生物钟?在临床前研究中,提高 NAD⁺ 水平持续改善了健康寿命和细胞功能的指标。例如,给小鼠补充烟酰胺核苷 (NR)(NAD⁺ 的前体)后,无论小鼠是年轻还是年老,其体内的 NAD⁺ 浓度均有所提高。这些结果引起了科学界的关注:老年小鼠恢复了肌肉干细胞功能,衰老细胞数量减少,并且在损伤后表现出更好的线粒体活性和组织再生能力——这些变化转化为肌肉性能的提升和整体健康寿命的延长[15]。
类似的益处也出现在其他物种中。在果蝇中,补充 NAD⁺ 前体可以延缓衰老并延长寿命。当烟酰胺 (NAM) 或 NR 等前体与犬尿氨酸途径抑制剂联合使用时,效果最为显著——犬尿氨酸途径是氨基酸色氨酸转化为 NAD⁺ 的主要途径[16]。
犬尿氨酸途径是色氨酸降解的主要途径,也是NAD+生物合成的来源。它还能将色氨酸分解为犬尿酸,后者是另一种神经活性代谢物。该途径的改变与衰老和多种年龄相关疾病有关,针对其酶或代谢物的干预措施已在无脊椎动物模型中延长了寿命[32]。事实上,NAM联合治疗使果蝇的平均寿命延长了30%,而NR联合治疗则使平均寿命延长了22%。寿命的延长归因于促衰老犬尿氨酸途径代谢物的系统水平降低,表明降低这些代谢物是实现这一益处的关键。然而,在犬尿氨酸途径抑制剂的基础上添加NAD+前体,可能通过增强SIRT1的激活来进一步提高线粒体功能和细胞韧性[16]。
尽管临床前研究显示出令人鼓舞的结果,但将这些发现转化到人体应用却更具挑战性。目前大部分人体证据来自测试NAD+前体(如NR和NMN)的临床试验。虽然口服NR补充剂能够持续提高不同年龄和健康状况参与者的NAD+水平,但并未带来生理功能(例如心血管健康)的显著改善。使用NMN补充剂的临床试验也报告了类似的结果。这些研究的局限性包括样本量小、给药方案和研究持续时间短[17]。
随着年龄增长,NAD+水平自然下降,一个重要的问题随之而来:这个过程可以逆转吗?更具体地说,补充NAD+能否恢复因衰老而衰退的生理功能?在接下来的章节中,我们将探讨补充NAD+是否能够增强认知能力并缓解与年龄相关的肌肉流失。如果NAD+确实调控细胞更新,那么理论上,补充NAD+或许能够从生化层面逆转衰老带来的疲劳。然而,从理论到临床应用的转变远非易事。
由于大脑是人体最耗能的器官之一,因此它是研究 NAD⁺ 恢复的理想对象。如果神经元从中受益,那么对衰老的影响可能非常深远。
NAD+与认知
很少有器官比大脑更依赖稳定的能量供应。随着年龄增长,NAD⁺水平下降,神经元可能会丧失部分修复、再生和有效通讯的能力,这就引出了一个问题:补充NAD⁺是否有助于维持认知功能?
临床前动物研究表明,补充NR和NMN可以改善认知功能。一项系统评价发现,NAD+在阿尔茨海默病临床前模型中表现出神经保护和促认知作用。具体而言,NAD+改善了动物模型的学习和记忆能力,降低了氧化应激、炎症和细胞凋亡,并增强了线粒体功能[18]。一项使用慢性脑低灌注大鼠模型(模拟血管性痴呆及其相关认知障碍)的研究发现,每日注射NAD+可显著改善学习和记忆能力,并降低神经炎症[19]。有趣的是,这些作用是由于Sirtuin1通路的上调所致,该通路对线粒体生物合成、抗氧化防御和免疫调节至关重要[19]。如前所述,Sirtuins是消耗NAD+的酶。因此,每日注射NAD+可提高体内NAD+水平,从而增强Sirtuin活性,因为有更多NAD+可作为其脱乙酰酶活性的底物。由此,NAD+可用性的提高使Sirtuin能够更高效地发挥作用,从而产生有益效果。
然而,将这些研究结果转化到人体却更具挑战性。关于补充NAD+前体能否提高人体NAD+水平并改善认知功能的证据有限,且结果尚无定论。在最近一项随机、双盲、安慰剂对照试验中,研究人员对20名患有轻度认知障碍的老年人进行了为期10周的口服NR补充剂试验。受试者接受了逐渐增加剂量的NR,起始剂量为250毫克/天,逐渐增加至1克/天[20]。认知功能采用蒙特利尔认知评估量表(MoCA)进行评估,该量表是一种筛查评估工具,可测试包括注意力、记忆力、语言和执行功能在内的各种认知领域。补充NR使血液中NAD+水平显著提高了139%,同时NAAD(烟酸腺嘌呤二核苷酸;NAD+生物合成途径的中间体)和NMN的水平也升高。有趣的是,神经认知指标在整个研究期间保持稳定,NR组和安慰剂组之间未观察到差异。此外,NR组的步行速度并未提高;然而,安慰剂组的步行速度却显著提高,这提示可能存在练习效应[20]。由于样本量小、持续时间短,该研究未能解答长期补充NAD⁺是否能改善认知功能的问题。
其他一些小型临床研究也得出了类似的谨慎乐观结果。一项为期4周的开放标签临床试验发现,补充NAD+可以改善外周动脉疾病患者的血管老化和认知功能下降。外周动脉疾病的特征是广泛的内皮功能障碍,这种障碍会延伸至脑血管系统,从而导致血管性认知缺陷。该研究共纳入8名老年人,他们每天口服1000毫克NR,持续4周。既往研究表明,每日服用1000毫克NR可在治疗开始后的2周内使NAD+水平升高142% [33]。此外,通过血流介导的血管舒张功能测定,NR补充后大血管内皮功能从基线的2.2%显著提高到9.0%。虽然统计学意义不显著,但NR补充后微血管功能也有所改善。然而,NR补充剂是否具有认知益处尚不明确,因为认知能力仅有轻微改善[21]。该研究的主要局限在于样本量较小,因此,NAD+水平升高对认知的潜在益处仍有待确定。需要开展更大规模的随机对照研究来进一步验证这些发现并评估其长期益处。
在一项较早的开放标签试点试验中,17名阿尔茨海默病患者补充NADH后,使用简易精神状态检查量表(MMSE,一种评估不同认知领域的筛查工具,包括记忆力、定向力、注意力、语言和视觉空间技能)评估的认知功能有所改善。患者接受NADH补充剂治疗8至12周。然而,由于这是一项单臂研究(即没有安慰剂组),因此无法就NADH补充剂的疗效得出明确结论[22]。有趣的是,另一项研究试图对25名轻度至中度阿尔茨海默病患者(包括血管性痴呆和额颞叶痴呆)重复相同的NADH治疗。19名患者完成了研究,但未观察到认知功能的改善[23]。
综上所述,这些研究结果表明,虽然提高 NAD⁺ 水平可能改善动物的大脑功能,但人体数据仍处于初步阶段。NAD⁺ 作为一种神经保护干预手段的潜力持续吸引着研究人员,但要证实其对老年人认知功能的益处,还需要开展更大规模、更长期、更严格控制的临床试验。大脑对 NAD⁺ 的依赖性使其成为一个极具吸引力的干预靶点,但如何将分子水平的改善转化为可衡量的心理韧性,仍然是该领域面临的最大挑战之一。
如果说大脑依赖 NAD⁺ 来维持记忆和修复,那么肌肉则依赖它来获得力量和耐力。这种驱动思维的分子“货币”也驱动着运动,而它的衰退或许正是老年人身体虚弱的根源所在。
NAD+ 和肌肉质量
与年龄相关的肌肉衰退,通常被称为肌少症,对老年人尤其有害。由于NAD⁺在代谢中发挥着核心作用,因此它与肌肉健康和运动密切相关[37]。在骨骼肌中,大约85-90%的NAD⁺是通过“补救途径”产生的,该途径将副产物烟酰胺(NAM)回收再利用,生成烟酰胺单核苷酸(NMN),最终生成NAD⁺。这一回收过程依赖于烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)——一种限速酶,它就像工厂的工头,指导补救途径的运行,确保消耗的NAD⁺分子能够被高效地重建,从而维持细胞的能量供应。
随着年龄的增长,NAMPT活性下降,NAD⁺水平降低,导致线粒体功能障碍和肌肉组织代谢受损[24 , 25]。然而,运动似乎可以抵消这种影响。事实上,研究发现急性运动可以提高 NAD+ 水平[26],而阻力训练可以增加 NAD+ 和 NADH 浓度[27]。
临床前动物研究显示,补充NR可改善肌肉质量,结果令人鼓舞[28]。然而,这些发现尚未转化到人体试验中,目前的证据不支持补充NMN或NR来维持老年人的肌肉质量或功能。一项纳入10项随机对照试验、受试者年龄在60至83岁之间的系统评价和荟萃分析发现,与安慰剂相比,NMN或NR对骨骼肌指数、握力、步速或5次起立坐下测试的影响甚微[29]。 值得注意的是,NM试验表明,较高剂量的NM(2000毫克/天)反而会降低大腿肌肉质量,而没有提高肌肉力量。此外,接受NR补充的轻度认知障碍患者在简易体能测试和5次起立坐下测试中的表现均更差[29]。
在一项随机、安慰剂对照试验中,32名年龄在55至80岁之间的成年人在通过电刺激离心股四头肌收缩诱导骨骼肌损伤前两周,每日补充NR和强效抗氧化剂紫檀芪(PT)或安慰剂[30]。在基线以及损伤后2小时、2天、8天和30天进行肌肉活检。损伤方案产生了明显的肌肉损伤迹象,包括肌肉力量下降约25%。 虽然NR+PT补充剂确实提高了血液中NAD+水平,但并未改善肌肉力量恢复,这体现在缺乏肌肉干细胞募集上。 联合治疗干预是安全的,但未能增强老年人群的肌肉再生[30]。
研究结果凸显了长寿科学中的一个重要教训:补充分子并不等同于恢复功能。NAD⁺的补充方式、时间以及补充对象可能决定它是赋予力量还是仅仅维持生化功能。
即使临床试验仍在努力探索补充剂的局限性,大自然也提供了其他补充 NAD⁺ 的方法。饮食、运动和代谢调节都能影响这种分子的微妙平衡。
提升NAD+水平的实用策略
虽然补充 NAD+ 前体可以提高 NAD+ 水平,但也有一些非药物方法可以自然地提高 NAD+ 水平。
饮食
均衡的饮食,包括宏量营养素和微量营养素,是维持健康和长寿的基础。富含 NAD+ 前体的食物可以自然地提高 NAD+ 水平。例如,毛豆、西兰花、黄瓜和卷心菜每 100 克含有 0.25-1.88 毫克 NMN。
牛油果和番茄等水果也含有类似量的 NMN,约为每 100 克 0.26-1.60 毫克。虾和生牛肉的 NMN 含量则低得多,范围在每 100 克 0.06-0.42 毫克之间[34]。
高脂肪和高糖饮食会降低 NAD+ 水平。
事实上,肥胖与多种组织(包括脂肪组织、骨骼肌、肝脏和下丘脑)中 NAD+ 的减少有关。肥胖症中 NAD+ 的损失归因于慢性低度炎症,这种炎症会抑制 NAMPT,而 NAMPT 是 NAD+ 补救途径中的关键酶[35]。
锻炼
体育锻炼与健康饮食相结合,也会影响 NAD+ 的水平。有氧运动和一般体育活动可通过上调骨骼肌中的 NAMPT 来提高 NAD+ 水平。一项人体横断面分析证实,与久坐不动的个体(无论肥胖与否)以及 2 型糖尿病患者相比,运动员骨骼肌中的 NAMPT 蛋白水平高出约 22 倍。
一组久坐不动的非肥胖受试者也参与了一项为期 3 周的运动计划,该计划包括隔天进行 13 次训练,训练内容包括 75-85% 最大摄氧量 (VO2 max) 的间歇性自行车运动(30-60 分钟)和 50 分钟的有氧运动(70% VO2 max)。 运动干预 3 周后,NAMPT 蛋白表达显著增加了 127%。这些研究结果表明,运动可以增强骨骼肌中 NAMPT 的表达,NAMPT 催化 NAD+ 补救途径的限速步骤,并调节 NAD+ 水平。事实上,NAMPT 蛋白的表达也与线粒体含量呈正相关,这表明运动后线粒体生物合成增加,这可能是由于运动后 NAD+ 水平升高所致。 [27]
在另一项研究中,有氧运动和阻力训练被发现能够逆转骨骼肌随年龄增长而出现的衰退,最终恢复NAD+的修复能力。研究人员分别在运动训练干预前后40小时,从年轻(≤35岁)和老年(≥55岁)受试者身上采集了骨骼肌活检样本。运动干预包括:为期12周的有氧运动,使用跑步机、固定式自行车或椭圆机,强度为最大摄氧量(VO2max)的70-75%,每周约180分钟;或为期12周的阻力训练(包括上肢和下肢训练),每次约34分钟,每周3次,并逐渐增加训练负荷。 有氧训练显著提高了年轻受试者的NAMPT蛋白水平12%,老年受试者的NAMPT蛋白水平28%。阻力训练也使年轻受试者的NAMPT蛋白水平提高了25%,老年受试者的NAMPT蛋白水平提高了30%。有趣的是,研究发现 VO2max 越高,骨骼肌中 NAMPT 的水平也越高,这强调了有氧能力和体力活动是肌肉 NAD+ 代谢的关键决定因素[36]。
亚甲蓝和雷帕霉素
亚甲蓝作为一种氧化还原介质,能有效帮助细胞更高效地传递电子,促进代谢。这一过程增强了NADH的氧化,提高了NAD⁺/NADH比值,模拟了运动对细胞的部分益处。细胞研究表明,亚甲蓝处理可短暂提高NAD⁺/NADH比值,进而诱导AMPK磷酸化。AMPK的激活导致PGC1和SURF1(线粒体生物合成的诱导因子)的表达上调。这种线粒体功能的改善可能维持较高的NAD⁺水平并降低氧化应激[ 39 ]。
雷帕霉素是一种mTOR抑制剂,已被证明能够延长多种模式生物的寿命,并通过诱导自噬和免疫系统再生等机制延缓与年龄相关的细胞衰退。与亚甲蓝类似,雷帕霉素能够提高NAD+/NADH比值。雷帕霉素通过抑制mTOR,降低细胞的能量和合成代谢需求,激活自噬并改善线粒体功能。这减少了NADH的消耗,从而提高了NAD+的可用性,并维持了较高的细胞NAD+/NADH比值[38]。
虽然亚甲蓝和雷帕霉素理论上能够提高 NAD+/NADH 比率,但据我们所知,还没有人体研究直接测量过通过这些干预措施引起的 NAD+ 变化。
这些发现共同表明,NAD⁺水平是可塑的——不仅可以通过补充剂来调节,还可以通过日常习惯来调节。我们的饮食、运动和压力管理方式可能与我们摄入的任何分子一样重要。
结论
NAD+ 是一种对细胞能量代谢、DNA 修复和应激反应至关重要的基本分子。其水平随年龄增长而下降,并持续与组织功能受损、神经退行性变和肌肉完整性丧失相关。临床前研究有力地证明,补充 NAD+ 前体,特别是 NR 和 NMN,可以恢复 NAD+ 水平,增强线粒体功能,并缓解认知功能和肌肉健康方面的衰退。这些发现凸显了补充 NAD+ 作为促进健康老龄化和延长健康寿命策略的潜力。
然而,这些研究结果向人类的转化仍存在局限性,且结论尚不明确。目前的临床试验表明,补充NAD+可以可靠地提高NAD+水平,但认知能力和肌肉力量的改善却微乎其微或根本没有改善。研究设计、给药方案、试验持续时间和参与者特征的差异可能是造成观察到的结果差异的原因。
展望未来,我们需要开展严谨的、大规模的、采用标准化终点指标的随机对照试验,以确定提升NAD+水平是否能为人类带来具有临床意义的益处。未来的研究可以探讨剂量反应关系、长期安全性,以及NAD+补充剂与饮食和运动等生活方式干预措施的潜在协同作用。个体参与者的特征对于更好地了解特定个体对NAD+补充剂的反应也至关重要。还需要开展更多研究,以进一步阐明提升NAD+水平是否是对抗与年龄相关的衰退、增强老年人群韧性的可行方法。
最终,NAD⁺的故事为我们了解衰老本身提供了一个窗口:它提醒我们,长寿的关键或许不在于发现新的分子,而在于保存那些自生命诞生以来就为其提供能量的古老分子。
引用
- Covarrubias AJ、Perrone R、Grozio A、Verdin E. NAD(+) 代谢及其在衰老细胞过程中的作用。Nat Rev Mol Cell Biol. 2021;22(2):119-141。
- Watroba M, Szukiewicz D. Sirtuins 在健康长寿中的作用。Front Physiol. 2021;12:724506
- Clement J、Wong M、Poljak A、Sachdev P、Braidy N.血浆NAD(+)代谢组在“正常”衰老过程中失调。Rejuvenation Res. 2019;22(2):121-130。
- Massudi H、Grant R、Braidy N、Guest J、Farnsworth B、Guillemin GJ。人体组织中氧化应激和 NAD+ 代谢的年龄相关变化。PLoS One。2012;7(7):e42357。
- Zhou CC, Yang X, Hua X, et al. 肝脏 NAD(+) 缺乏症作为老年非酒精性脂肪肝病的治疗靶点。Br J Pharmacol. 2016;173(15):2352-2368。
- McReynolds MR、Chellappa K、Baur JA。年龄相关的 NAD(+) 下降。Exp Gerontol. 2020;134:110888。
- Guo S, Zhang S, Zhuang Y, et al. Muscle PARP1 inhibition extended lifespan through AMPKalphaPARylation and activation in Drosophila. Proc Natl Acad Sci US A. 2023;120(13):e2213857120.
- Mohamed JS、Wilson JC、Myers MJ、Sisson KJ、Alway SE。衰老小鼠中 SIRT-1 的失调通过 PARP-1 依赖性机制增加骨骼肌疲劳。《衰老》(纽约州奥尔巴尼)。2014;6(10):820-834。
- Toro CA, Zhang L, Cao J, Cai D. 阿尔茨海默病中的性别差异:了解分子影响。脑研究。2019 ;1719:194-207。
- Camacho-Pereira J、Tarragó MG、Chini CCS 等。CD38通过 SIRT3 依赖性机制决定与年龄相关的 NAD 下降和线粒体功能障碍。Cell Metab. 2016; 23(6): 1127-1139。
- Tarragó MG、Chini CCS、Kanamori KS 等人。一种有效且特异性的 CD38 抑制剂通过逆转组织 NAD⁺ 下降来改善与年龄相关的代谢功能障碍。 细胞代谢。 2018; 27(5):1081-1095.e10。
- Blacher E、Dadali T、Bespalko A 等。CD38缺陷小鼠模型中阿尔茨海默病病理减轻。Ann Neurol. 2015; 78(1): 88-103。
- Long AN、Owens K、Schlappal AE、Kristian T、Fishman PS、Schuh RA。烟酰胺单核苷酸对阿尔茨海默病相关小鼠模型脑线粒体呼吸功能障碍的影响。BMC Neurol. 2015; 15: 19。
- Essuman K、Summers DW、Sasaki Y、Mao X、DiAntonio A、Milbrandt J. SARM1 Toll/白细胞介素-1受体结构域具有内在的NAD⁺裂解活性,可促进病理性轴突变性。Neuron . 2017; 93(6): 1334-1343.e5。
- 张H、柳D、吴Y等。NAD⁺补充改善线粒体和干细胞功能及
- Gabrawy MM、Westbrook R、King A 等。犬尿氨酸途径抑制剂和 NAD⁺ 前体双重治疗协同延长果蝇寿命。衰老细胞。2024;23(4):e14102。
- Lamb DA、Moore JH、Mesquita PHC 等。抗阻训练可提高中年超重未训练个体的肌肉 NAD⁺ 和 NADH 浓度以及 NAMPT 蛋白水平和整体 sirtuin 活性。《衰老》(纽约州奥尔巴尼)。2020;12(10):9447-9460。
- de Guia RM 等。有氧和阻力运动训练逆转了人类骨骼肌中 NAD⁺ 补救能力的年龄依赖性下降。Physiol Rep. 2019;7(8):e14039。
- Prokopidis K、Moriarty F、Bahat G、McLean J、Church DD、Patel HP。烟酰胺单核苷酸和核苷对骨骼肌质量和功能的影响:系统评价和荟萃分析。恶病质和肌肉减少症杂志。2025;16(3):e13799。
- Jensen JB、Dollerup OL、Møller AB 等。烟酰胺核苷和紫檀芪补充剂对老年人实验性肌肉损伤的随机安慰剂对照试验。JCI Insight。2022;7(19):e153740。
- Yusri K, Jose S, Vermeulen KS, Tan TCM, Sorrentino V. NAD⁺代谢及其对线粒体在衰老和疾病中的调节作用。NPJ Metab Health Dis. 2025;3(1):26。
- Walzik D、Joisten N、Schenk A 等。急性运动促进人外周血单核细胞的 NAD⁺ 代谢。脑行为免疫。2025;123:1011-1023。
- Seldeen KL、Shahini A、Thiyagarajan R 等。短期烟酰胺核苷治疗可改善小鼠肌肉质量和功能,并提高肌源性祖细胞的细胞能量和分化能力。营养学。2021;87-88:111189。
- Xu Y, Xiao W. NAD⁺:一种古老但有前景的骨骼肌衰老治疗剂。衰老研究评论。2023;102106。
- Freeberg KA、Udovich CC、Martens CR、Seals DR、Craighead DH。膳食补充 NAD⁺ 增强化合物对人类的影响:当前知识和未来方向。老年医学杂志 A 生物科学与医学科学。2023;78(12):2435-2448。
- Walzik D、Joisten N、Schenk A 等。急性运动促进人外周血单核细胞的 NAD⁺ 代谢。脑行为免疫。2025;123:1011-1023。
- Lamb DA、Moore JH、Mesquita PHC 等。抗阻训练可提高中年超重未训练个体的肌肉 NAD⁺ 和 NADH 浓度以及 NAMPT 蛋白水平和整体 sirtuin 活性。《衰老》(纽约州奥尔巴尼)。2020;12(10):9447-9460。
- Seldeen KL、Shahini A、Thiyagarajan R 等。短期烟酰胺核苷治疗可改善小鼠肌肉质量和功能,并提高肌源性祖细胞的细胞能量和分化能力。营养学。2021;87-88:111189。
- Prokopidis K、Moriarty F、Bahat G、McLean J、Church DD、Patel HP。烟酰胺单核苷酸和核苷对骨骼肌质量和功能的影响:系统评价和荟萃分析。恶病质和肌肉减少症杂志。2025;16(3):e13799。
- Jensen JB、Dollerup OL、Møller AB 等。烟酰胺核苷和紫檀芪补充剂对老年人实验性肌肉损伤的随机安慰剂对照试验。JCI Insight。2022;7(19):e153740。
- Yusri K, Jose S, Vermeulen KS, Tan TCM, Sorrentino V. NAD⁺代谢及其对线粒体在衰老和疾病中的调节作用。NPJ Metab Health Dis. 2025;3(1):26。
- Freeberg KA、Udovich CC、Martens CR、Seals DR、Craighead DH。膳食补充 NAD⁺ 增强化合物对人类的影响:当前知识和未来方向。老年医学杂志 A 生物科学与医学科学。2023;78(12):2435-2448。
- Xu Y, Xiao W. NAD⁺:一种古老但有前景的骨骼肌衰老治疗剂。衰老研究评论。2023;102106。
- Yusri K, Jose S, Vermeulen KS, Tan TCM, Sorrentino V. NAD⁺代谢及其对线粒体在衰老和疾病中的调节作用。NPJ Metab Health Dis. 2025;3(1):26。
- Gabrawy MM、Westbrook R、King A 等。犬尿氨酸途径抑制剂和 NAD⁺ 前体双重治疗协同延长果蝇寿命。衰老细胞。2024;23(4):e14102。
- Toro CA, Zhang L, Cao J, Cai D.阿尔茨海默病中的性别差异:了解分子影响。脑研究。2019;1719:194-207。
- Camacho-Pereira J、Tarragó MG、Chini CCS 等。CD38通过 SIRT3 依赖性机制决定与年龄相关的 NAD 下降和线粒体功能障碍。Cell Metab. 2016;23(6):1127-1139。
- Tarragó MG、Chini CCS、Kanamori KS 等人。一种有效且特异性的 CD38 抑制剂通过逆转组织 NAD⁺ 下降来改善与年龄相关的代谢功能障碍。细胞代谢。 2018;27(5):1081-1095.e10。
- Atamna H, Atamna W, Al-Eyd G, Shanower G, Dhahbi JM. 能量和细胞防御通路的联合激活可能解释亚甲蓝强大的抗衰老活性。Redox Biol. 2015 年 12 月;6:426-435。doi: 10.1016/j.redox.2015.09.004。2015 年 9 月 10 日在线发表。PMID: 26386875; PMCID: PMC4588422。